検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年

Ice I$$_{rm c}$$ without stacking disorder by evacuating hydrogen from hydrogen hydrate

水素ハイドレートから水素を抜くことによりできた積層欠陥のない氷I$$_{rm c}$$

小松 一生*; 町田 真一*; 則武 史哉*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 山根 崚*; 山下 恵史朗*; 鍵 裕之*

Komatsu, Kazuki*; Machida, Shinichi*; Noritake, Fumiya*; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Yamane, Ryo*; Yamashita, Keishiro*; Kagi, Hiroyuki*

水は、0$$^{circ}$$Cで六方晶積層をもった通常の氷I$$_{rm h}$$に凍結する。一方、ある条件では、立方晶積層を持った氷I$$_{rm c}$$になるが、積層欠陥のない氷Icはごく最近まで作れなかった。今回、我々は、氷I$$_{rm c}$$と同じフレームワークを持った水素ハイドレートの高圧相C$$_{2}$$から水素を脱ガスすることによって積層欠陥のない氷I$$_{rm c}$$を作る方法を発見した。これまで同様の方法で作られたネオンハイドレートからの氷XVIや水素ハイドレートからの氷VXIIの生成と異なり、今回の氷I$$_{rm c}$$は、C$$_{2}$$ハイドレートから中間非晶質相やナノ結晶相をへて形成された。得られた氷I$$_{rm c}$$は、積層欠陥がないために、これまで得られているものに比べ高い熱安定性を示し、氷I$$_{rm h}$$に相転移する250Kまで安定に存在する。積層欠陥のない氷I$$_{rm c}$$の発見は、I$$_{rm h}$$のカウンターパートとして、氷の物性に与える積層欠陥の影響を調べるうえで役立つことが期待される。

Water freezes below 0$$^{circ}$$C at ambient pressure ordinarily to ice I$$_{rm h}$$, with hexagonal stacking sequence. Under certain conditions, ice with a cubic stacking sequence can also be formed, but ideal ice I$$_{rm c}$$ without stacking-disorder has never been formed until recently. Here we demonstrate a route to obtain ice I$$_{rm c}$$ without stacking-disorder by degassing hydrogen from the high-pressure form of hydrogen hydrate, C$$_{2}$$, which has a host framework isostructural with ice I$$_{rm c}$$. The stacking-disorder free ice I$$_{rm c}$$ is formed from C$$_{2}$$ via an intermediate amorphous or nano-crystalline form under decompression, unlike the direct transformations occurring in ice XVI from neon hydrate, or ice XVII from hydrogen hydrate. The obtained ice I$$_{rm c}$$ shows remarkable thermal stability, until the phase transition to ice I$$_{rm h}$$ at 250 K, originating from the lack of dislocations. This discovery of ideal ice I$$_{rm c}$$ will promote understanding of the role of stacking-disorder on the physical properties of ice as a counter end-member of ice I$$_{rm h}$$.

Access

:

- Accesses

InCites™

:

パーセンタイル:100

分野:Multidisciplinary Sciences

Altmetrics

:

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.